Fuel consumption by agricultural machinery: a review of pollutant emission control technologies / Consumo de combustível por máquinas agrícolas: uma revisão das tecnologias de controle de emissão de poluentes

ABSTRACT: Most energy used to operate agricultural machines in the field is generated from fossil fuel combustion. The combustion process emits atmospheric pollutants, increasing the emission of greenhouse gases (GHGs). In this context, this review is to discuss technologies for mitigating diesel engine GHG emissions to advance sustainable development in the agricultural machinery sector. This paper presents strategies and technologies widely adopted by agricultural machinery manufacturers in controlling pollutant emissions during fuel combustion. The findings of this study encompass sustainable alternative technologies, such as selective catalytic reduction, exhaust gas recirculation, diesel particulate filter, and fuels. This study helps reveal the environmental impact of agricultural field operations that generate GHG emissions.

RESUMO: Grande parte da energia utilizada para o funcionamento das máquinas agrícolas em suas operações no campo ainda é resultante da combustão de combustíveis fósseis. O processo de combustão provoca a emissão de poluentes atmosféricos que contribuem para o aumento dos Gases de Efeito Estufa (GEE). Neste contexto, esta revisão tem como objetivo descrever as tecnologias que contribuem para mitigar as emissões de GEE pelos motores de ciclo Diesel, a fim de contribuir para a compreensão e o desenvolvimento da sustentabilidade no setor de máquinas agrícolas. São apresentadas as estratégias e tecnologias que comumente estão sendo adotadas pelos fabricantes de máquinas agrícolas para o controle das emissões de poluentes, durante o processo de combustão do combustível. Os achados do estudo apresentam as alternativas tecnológicas sustentáveis como a Selective Catalytic Reduction, Exhaust Gas Recirculation, Diesel Particulate Filter, e sobre o uso de combustíveis alternativos. Ainda, contribui para o entendimento do impacto ambiental das operações agrícolas em campo, que provocam as emissões de GEE.

Fuel consumption by agricultural machinery: a review of pollutant emission control technologies / Consumo de combustível por máquinas agrícolas: uma revisão das tecnologias de controle de emissão de poluentes

Most energy used to operate agricultural machines in the field is generated from fossil fuel combustion. The combustion process emits atmospheric pollutants, increasing the emission of greenhouse gases (GHGs). In this context, this review is to discuss technologies for mitigating diesel engine GHG emissions to advance sustainable development in the agricultural machinery sector. This paper presents strategies and technologies widely adopted by agricultural machinery manufacturers in controlling pollutant emissions during fuel combustion. The findings of this study encompass sustainable alternative technologies, such as selective catalytic reduction, exhaust gas recirculation, diesel particulate filter, and fuels. This study helps reveal the environmental impact of agricultural field operations that generate GHG emissions.

Grande parte da energia utilizada para o funcionamento das máquinas agrícolas em suas operações no campo ainda é resultante da combustão de combustíveis fósseis. O processo de combustão provoca a emissão de poluentes atmosféricos que contribuem para o aumento dos Gases de Efeito Estufa (GEE). Neste contexto, esta revisão tem como objetivo descrever as tecnologias que contribuem para mitigar as emissões de GEE pelos motores de ciclo Diesel, a fim de contribuir para a compreensão e o desenvolvimento da sustentabilidade no setor de máquinas agrícolas. São apresentadas as estratégias e tecnologias que comumente estão sendo adotadas pelos fabricantes de máquinas agrícolas para o controle das emissões de poluentes, durante o processo de combustão do combustível. Os achados do estudo apresentam as alternativas tecnológicas sustentáveis como a Selective Catalytic Reduction, Exhaust Gas Recirculation, Diesel Particulate Filter, e sobre o uso de combustíveis alternativos. Ainda, contribui para o entendimento do impacto ambiental das operações agrícolas em campo, que provocam as emissões de GEE.

Costs of semi-mechanized forest harvest of Tectona grandisL. F. in the brazilian Amazon / Custos da colheita florestal semimecanizada em plantio de Tectona grandisL. F. na Amazônia brasileira

The objective of this studywas to identify the harvesting system applied for Tectona grandisandits adaptationsto describe the harvesting activities, characterization of the machines used and costing. The costs raised in this work were divided by activity and cost component. The work resulted in the description of the forest felling, this being carried out using three chainsaws of the Stihl brand, model MS 660 with the chainsaw teams adjusted to the scheme (1+1), an operator and a helper. As an adaptation of the system, the extraction was performed from inside the field to the storage yard, and executed with a Massey Ferguson tractor, model MF 275,of medium size with high axle, 4x2 rear-wheel drive, 75 horsepower and torque of approximately 28 kgfm adapted with a winch and use of drag chain, a tractor driver and two assistants. Labor wasthe most expensivecost, representing 80.82% of the total harvest cost. Gross profit per hectare was R$ 15,525.00, of which 30.76% was consumed by operating costs, being labor the most significant. Selling raw logs, as it was performed in this work, significantly decreases the price of the cubic meter.

O objetivo deste estudofoi identificar o sistema de colheita aplicado para Tectona grandis, suas adaptações, descrever as atividades de colheita, caracterização das máquinas utilizadas e o levantamento de custos. Os custos levantados neste trabalho foram divididos por atividade e por componente de custo. O trabalho resultou na descrição do corte florestal, este sendo executado com o auxílio de três motosserras da marca Stihl, modelo MS 660 com as equipes de motosseristas ajustadas para o esquema (1+1) um operadore um ajudante. Como uma adaptação do sistema, a extração foi realizada de dentro do talhão até o pátio de estocagem, e foi realizada com um trator Massey Ferguson, modelo MF 275,de tamanho médio com eixo alto, tração traseira 4x2, potência de 75 cavalos e torque de aproximadamente de 28 kgfm adaptado com guincho e uso de corrente para arraste, um tratorista e dois rabicheiros. Amão de obrarepresentou omaior custo, 80,82% do custo total da colheita. O lucro bruto por hectare foi de R$ 15.525,00, sendo 30,76% deste, consumido por custos operacionais, do qual o mais significativo foi a mão de obra. A venda em toras brutas como foi neste trabalho diminui significativamente o preço do metro cúbico.

Costs of semi-mechanized forest harvest of Tectona grandisL. F. in the brazilian Amazon / Custos da colheita florestal semimecanizada em plantio de Tectona grandisL. F. na Amazônia brasileira

The objective of this studywas to identify the harvesting system applied for Tectona grandisandits adaptationsto describe the harvesting activities, characterization of the machines used and costing. The costs raised in this work were divided by activity and cost component. The work resulted in the description of the forest felling, this being carried out using three chainsaws of the Stihl brand, model MS 660 with the chainsaw teams adjusted to the scheme (1+1), an operator and a helper. As an adaptation of the system, the extraction was performed from inside the field to the storage yard, and executed with a Massey Ferguson tractor, model MF 275,of medium size with high axle, 4x2 rear-wheel drive, 75 horsepower and torque of approximately 28 kgfm adapted with a winch and use of drag chain, a tractor driver and two assistants. Labor wasthe most expensivecost, representing 80.82% of the total harvest cost. Gross profit per hectare was R$ 15,525.00, of which 30.76% was consumed by operating costs, being labor the most significant. Selling raw logs, as it was performed in this work, significantly decreases the price of the cubic meter.(AU)

O objetivo deste estudofoi identificar o sistema de colheita aplicado para Tectona grandis, suas adaptações, descrever as atividades de colheita, caracterização das máquinas utilizadas e o levantamento de custos. Os custos levantados neste trabalho foram divididos por atividade e por componente de custo. O trabalho resultou na descrição do corte florestal, este sendo executado com o auxílio de três motosserras da marca Stihl, modelo MS 660 com as equipes de motosseristas ajustadas para o esquema (1+1) um operadore um ajudante. Como uma adaptação do sistema, a extração foi realizada de dentro do talhão até o pátio de estocagem, e foi realizada com um trator Massey Ferguson, modelo MF 275,de tamanho médio com eixo alto, tração traseira 4x2, potência de 75 cavalos e torque de aproximadamente de 28 kgfm adaptado com guincho e uso de corrente para arraste, um tratorista e dois rabicheiros. Amão de obrarepresentou omaior custo, 80,82% do custo total da colheita. O lucro bruto por hectare foi de R$ 15.525,00, sendo 30,76% deste, consumido por custos operacionais, do qual o mais significativo foi a mão de obra. A venda em toras brutas como foi neste trabalho diminui significativamente o preço do metro cúbico.(AU)

Measurement of resource use efficiency in corn production: a two-stage data envelopment analysis approach in Turkey / Medição da eficiência do uso de recursos na produção de milho: uma abordagem de análise de dados em duas fases na Turquia

This research analyzed the efficiency situation of corn farms operating in the Adana province of Turkey. In this context, required farm management data were collected from 111 corn farmers by using face to face survey method during the 2019-2020 cultivation season. To determine the technical efficiency (TE) levels of corn farms, Data Envelopment Analysis (DEA) was applied. Furthermore, factors that cause the inefficiency in corn farms were detected by using the Tobit regression model. According to research results, the average TE levels of corn farms in the research area under the variable return to scale conditions are reported as 0.887 (111 farms). These results suggested that if farms reduced their input use by 11.3% on average, they can achieve the same output level and be able to reach full technical efficiency. The most ineffective source in terms of farms performance is machine expenditures with 68.2% of excessive use followed by labor use. In this regard, mechanization modernization, education and training of the labor force and more sensitive fertilizers and pesticide use can increase the efficiency of corn farms. Results of the Tobit regression model indicated that factors such as experience, education, number of tractors and size of the irrigated area positively influenced the TE, whereas family size in corn farming has a negative effect.

Esta pesquisa tem como objetivo analisar a situação de eficiência das fazendas de milho operando na província de Adana, na Turquia. Neste contexto, os dados necessários de gestão da fazenda foram coletados de 111 produtores de milho usando o método de pesquisa frente a frente durante a temporada de cultivo de 2019-2020. Para determinar os níveis de eficiência técnica (TE) das fazendas de milho, foi aplicada a Análise Envoltória de Dados (DEA). Além disso, os fatores que causam a ineficiência nas fazendas de milho foram detectados por meio do modelo de regressão Tobit. De acordo com os resultados da pesquisa, os níveis médios de TE das fazendas de milho na área de pesquisa sob as condições de retorno variável à escala são encontrados em 0,887 (111 fazendas). Esses resultados sugerem que, se as fazendas reduzirem o uso de insumos em 11,3% em média, podem atingir o mesmo nível de produção e alcançar eficiência técnica plena. A fonte mais ineficaz em termos de desempenho das fazendas são os gastos com máquinas, com 68,2% do uso excedente continuado com o uso de mão de obra. Nesse sentido, a mecanização, a modernização, a educação e o treinamento da força de trabalho e o uso de fertilizantes e pesticidas mais sensíveis podem ser sugeridos para aumentar a eficiência das fazendas de milho. Os resultados do modelo de regressão Tobit indicam que fatores como experiência, escolaridade, número de tratores e tamanho da área irrigada influenciaram positivamente no TE, enquanto o tamanho da família na cultura do milho tem efeito negativo.

Severity of clubroot in kale related to management practices and soil attributes / Severidade da hérnia das crucíferas em couve-comum relacionada a práticas de manejo e atributos do solo

Clubroot disease, caused by Plasmodiophora brassicae, limits the production of Brassica spp. worldwide. Little is known about the factors related to the development of the disease in kale (Brassica oleracea var. acephala) plants and in crops in mountainous areas under tropical conditions. This study examined the severity of clubroot in kale crops as well as identify potential flaws in management and the soil and relief factors related to its occurrence. The study was conducted in 24 kale fields in the mountainous region of Rio de Janeiro (Brazil). Soil and kale growth management practices adopted in the region were identified and samples of soil and plants were collected. Subsequently, soil and relief attributes, disease severity, biomass and nutrient and Al contents and accumulation in the plants were determined. There was a high spread of the pathogen in the areas. Inappropriate and recurrent practices in the region were detected, e.g., sequential cultivation of host species, low adoption of soil fertility analysis and liming and conservation practices, and community use of agricultural machinery and implements without prior cleaning. The disease was associated with more acidic soils, subject to greater water accumulation and with high levels of Al³+ as well as with higher Al contents and accumulation in the roots. Management practices must be adopted in the region to reduce the potential inoculum of P. brassicae and to increase soil fertility.

A hérnia das crucíferas, causada por Plasmodiophora brassicae, é limitante à produção de Brassica spp. em todo o mundo. Pouco se conhece sobre os fatores relacionados ao desenvolvimento da doença em plantas de couve-comum (Brassica oleracea var. acephala) e em cultivos em áreas de montanha sob condições tropicais. Objetivou-se avaliar a severidade da hérnia das crucíferas em lavouras de couve-comum, identificar potenciais falhas no manejo e os fatores de solo e relevo relacionados a sua ocorrência. O estudo foi conduzido em 24 lavouras de couve-comum da Região Serrana do Rio de Janeiro (Brasil). Registraram-se as práticas de manejo do solo e da couve-comum adotadas na região e coletaram-se amostras de solo e plantas. Em seguida, determinaram-se os atributos do solo e do relevo, a severidade da doença, biomassa e os teores e acúmulo de nutrientes e Al nas plantas. Observou-se alta disseminação do patógeno nas áreas. Foram identificadas práticas inadequadas e recorrentes na região como o cultivo sequencial de espécies hospedeiras, baixa adoção a análise de fertilidade, calagem e de medidas de conservação do solo, e o uso comunitário de máquinas e implementos agrícolas sem limpeza prévia. Identificou-se associação da doença com solos mais ácidos, sujeitos a maior acúmulo de água e com elevados teores de Al³+; e a maior teor e acúmulo de Al nas raízes. Práticas de manejo devem ser adotadas na região visando a redução do potencial de inóculo de P. brassicae e o aumento da fertilidade do solo.

Rainwater harvesting roofs: insights of water quality and potential usage in rural areas / Água de chuva de telhados: perspectivas da qualidade de água e potencial uso em áreas rurais

Rainwater can be harvested from different roofs of rural buildings, which can be stored for multipurpose depending on its quality. This technical note describes rainwater quality collected directly from the atmosphere and after passing through four types of roofs that are: French ceramic (roof1/Agronomy school building), fiber cement (roof2/farm machinery shed), or French ceramic (roof3/sheep housing), and French ceramic (roof4-swine housing) located inside Agroveterinary School Campus (CAV/UDESC) in Lages, Santa Catarina state, Brazil. The parameters analyzed were pH, color, turbidity, dissolved oxygen, total coliforms, and thermotolerant coliforms. Results showed that pH "in natura" rainwater was variable and below 7.0 with an average of 6.02. However, after passing through the roof, there was an increase in the pH (average) to 6.34 (roof1), 6.90 (roof2), 7.14 (roof3) and 6.50 (roof4). The rainwater also presented variations in the parameters of turbidity, dissolved oxygen, and coliforms after passing through roofs. Thus, the rainwater can potentially be used for non-potable purposes, being then advised of their use without treatment for cleaning of nearby environments of these rural buildings, as well as the irrigation of trees and ornamental plants, among others.

Água da chuva pode ser captada de diferentes telhados de construções rurais e esta pode ser armazenada para múltiplos propósitos dependendo de sua qualidade. Esta nota técnica relata a avaliação da água da chuva coletada diretamente da atmosfera e após passar por quatro tipos de telhados que são: de cerâmica francesa (telhado1/prédio da escola de Agronomia), de fibrocimento (telhado2/galpão de máquinas agrícolas), de cerâmica francesa (telhado3/instalação para ovinos) e de cerâmica francesa (telhado4/instalação para suínos), localizados no Centro de Ciências Agroveterinárias, Lages/SC. Os parâmetros analisados foram pH, cor, turbidez, oxigênio dissolvido, coliformes totais e termotolerantes. Os resultados mostraram que o pH da água da chuva "in natura" foi variável e abaixo de 7,0 com pH (médio) de 6,02, que após passar pelos telhados houve aumento do pH (médio) para 6,34 (telhado1), 6,90 (telhado2), 7,14 (telhado3) e 6,50 (telhado4) e com variações também nos parâmetros turbidez, oxigênio dissolvido e de coliformes. Desta forma, a água de chuva apresenta potencial em ser utilizada para fins não potáveis, sendo então aconselhado seu uso sem tratamento para limpeza dos ambientes próximos destas construções rurais, bem como a irrigação de árvores e plantas ornamentais, entre outros.

Costs of semi-mechanized forest harvest of Tectona grandisL. F. in the brazilian Amazon / Custos da colheita florestal semimecanizada em plantio de Tectona grandisL. F. na Amazônia brasileira

The objective of this studywas to identify the harvesting system applied for Tectona grandisandits adaptationsto describe the harvesting activities, characterization of the machines used and costing. The costs raised in this work were divided by activity and cost component. The work resulted in the description of the forest felling, this being carried out using three chainsaws of the Stihl brand, model MS 660 with the chainsaw teams adjusted to the scheme (1+1), an operator and a helper. As an adaptation of the system, the extraction was performed from inside the field to the storage yard, and executed with a Massey Ferguson tractor, model MF 275,of medium size with high axle, 4x2 rear-wheel drive, 75 horsepower and torque of approximately 28 kgfm adapted with a winch and use of drag chain, a tractor driver and two assistants. Labor wasthe most expensivecost, representing 80.82% of the total harvest cost. Gross profit per hectare was R$ 15,525.00, of which 30.76% was consumed by operating costs, being labor the most significant. Selling raw logs, as it was performed in this work, significantly decreases the price of the cubic meter.(AU)

O objetivo deste estudofoi identificar o sistema de colheita aplicado para Tectona grandis, suas adaptações, descrever as atividades de colheita, caracterização das máquinas utilizadas e o levantamento de custos. Os custos levantados neste trabalho foram divididos por atividade e por componente de custo. O trabalho resultou na descrição do corte florestal, este sendo executado com o auxílio de três motosserras da marca Stihl, modelo MS 660 com as equipes de motosseristas ajustadas para o esquema (1+1) um operadore um ajudante. Como uma adaptação do sistema, a extração foi realizada de dentro do talhão até o pátio de estocagem, e foi realizada com um trator Massey Ferguson, modelo MF 275,de tamanho médio com eixo alto, tração traseira 4x2, potência de 75 cavalos e torque de aproximadamente de 28 kgfm adaptado com guincho e uso de corrente para arraste, um tratorista e dois rabicheiros. Amão de obrarepresentou omaior custo, 80,82% do custo total da colheita. O lucro bruto por hectare foi de R$ 15.525,00, sendo 30,76% deste, consumido por custos operacionais, do qual o mais significativo foi a mão de obra. A venda em toras brutas como foi neste trabalho diminui significativamente o preço do metro cúbico.(AU)

Persistence effect determination of variability in forecasting of agricultural and road machinery national production / Determinação do efeito de persistência da variabilidade na previsão da produção nacional de máquinas agrícolas e rodoviárias

The objective of this research was to forecast the Brazilian national production of agricultural and road machinery in the short term by BOX & JENKINS methodology and determine the persistence effect. Data were obtained at National Association of Automotive Vehicle Manufacturers (ANFAVEA) from January 1960 to October 2019, totaling 718 monthly observations. The Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA) and Autoregressive Conditional Heteroscedasticity (ARCH) methodology were used. The ARIMA (2,1,1)-ARCH (2) model was fitted and persistence of 0.60 was determined, showing that the instability in the series will be for a long period of time.(AU)

O objetivo desta pesquisa é prever a produção nacional de máquinas agrícolas e rodoviárias no Brasil, no curto prazo por meio da metodologia BOX & JENKINS e determinar o efeito de persistência na série. Os dados foram obtidos no site da Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (ANFAVEA) no período de janeiro de 1960 a outubro de 2019, totalizando 718 observações mensais. Os modelos Autoregressivos Integrados e de Médias Móveis (ARIMA) e de Heteroscedasticidade Condicional Autoregressiva (ARCH) foram utilizados para ajustar a média e a variabilidade da série. O modelo ARIMA(2,1,1) - ARCH(2) foi selecionado por meio das estatísticas de ajustes e a persistência determinada foi de 0,60 mostrando que a instabilidade na série é duradoura.(AU)

Agricultural tractors conformity to the Brazilian traffic lighting and signaling legislation / Conformidade de tratores agrícolas à legislação brasileira de iluminação e sinalização para tráfego

Increasing the agricultural machinery visibility makes public roadways traffic safer by reducing the number of accidents and their severity. The study aimed to verify the compliance of new agricultural tractors with Brazilian law, given by, CONTRAN Resolution N° 454, NR12 and NR31, regarding the presence of lighting and signaling elements for traffic. The study was carried out in agricultural machinery dealers of seven brands, corresponding to 50 different models of new wheeled agricultural tractors. The items that was not present in total tractors sample are the rear position lamp, the reverse light and the rear retro-reflector. In addition, only one of the seven brands studied showed complete compliance with evaluated elements. Although, the Brazilian legislation specify the presence of lighting and signaling items for agricultural tractors traffic, there is not fully comply on tractors models analyzed and the Brazilian law are not homogeneously met by the agricultural tractor manufacturers in the verified sample, what can be leading to tractors traffic accident occurrences.(AU)

Aumentar a visibilidade das máquinas agrícolas torna o tráfego em vias públicas mais seguro, reduzindo o número de acidentes e sua gravidade. O estudo teve como objetivo verificar a conformidade dos tratores agrícolas com a legislação brasileira, dada pela Resolução CONTRAN N°454, NR12 e NR31, quanto a presençados elementos de iluminação e sinalização para o tráfego. O estudo foi desenvolvido em concessionárias de máquinas agrícolas de sete marcas, correspondendo a 50 modelos distintos de tratores agrícolas de pneus, novos. Os itens que não estavam presentes na totalidade de tratores avaliados foram a luz de posição traseira, a luz de marcha à ré e as faixas retrorrefletivas. Apenas uma das sete marcas estudas apresentou total conformidade dos itens avaliados. Apesar da legislação brasileira especificar a presença dos elementos de iluminação e sinalização para o tráfego de tratores em vias públicas, não há total conformidade nos modelos avaliados e a legislação não é cumprida de forma homogênea pelos fabricantes, o que pode estar relacionado à ocorrência de acidentes com tratores agrícolas no tráfego.(AU)

Energy efficiency and emissions of CO2, CH4, and N2O in organic and conventional rice production / Eficiência energética e emissões de CO2, CH4 e N2O em arroz sob cultivo orgânico e convencional

Rice is the second-most produced cereal worldwide and actively contributes to greenhouse gas (GHG) emissions, particularly methane, especially under deepwater production. Assessments of energy efficiency (EE) and GHG emissions can indicate the sustainability level of agrosystems and support decisions related to the reduction of production costs and environmental pollution. This study aimed to assess both EE and GHG emissions in organic and conventional rice production in the Southern region of Brazil. For this study, eight rice fields were evaluated. Energy inputs and outputs were calculated by multiplying the production input amounts by their respective calorific values or energy coefficients at each stage of production. EE was determined using the ratio between the total energy output and the total energy consumed during the production process. GHG emissions were estimated using the principles of the lifecycle assessment methodology in addition to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) recommendations. Each 1.0 MJ consumed during the production of organic and conventional rice produced renewable energy averages of 10.5 MJ and 7.90 MJ, respectively, as grains. The primary energy expenses for organic rice were represented by seeds, fuel, tractors, and agricultural machinery and implements, and those for conventional rice were seeds, fuel, and fertilizers. Each kilogram of organic and conventional rice produced accounted for the emission of 0.21 and 0.32 kg of CO2eq, respectively, during the production cycles and delivery to the warehouse, with seeds, fuel, and fertilizers being the main sources of CO2eq emissions to the atmosphere.

O arroz é o segundo cereal mais cultivado no mundo e contribui ativamente nas emissões de GEE, principalmente em áreas produzidas sob inundação, com destaque para a produção de gás metano. A eficiência energética (EE) e as emissões de gases de efeito estufa (GEE) podem indicar o nível de sustentabilidade dos agrossistemas e a tomada de decisões relativas à redução dos custos de produção e poluição do ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a EE e emissões de GEE nas culturas do arroz sob cultivo orgânico e convencional na região sul do Brasil. Para isso, foram avaliadas oito áreas de arroz. As entradas e saídas de energia foram calculadas pela multiplicação da quantidade de produtos utilizados para a produção de arroz pelos seus respectivos poderes caloríficos ou coeficientes energéticos em cada etapa de produção. A EE foi obtida pela razão entre a quantidade de energia total de saída e o consumo total de energia durante o processo produtivo. Para estimar a emissão de GEE, foram aplicados princípios da metodologia de avaliação do ciclo de vida e recomendações do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Para cada 1,0 MJ de energia consumida na produção orgânica de arroz sob os sistemas orgânico e convencional, se produziram respectivamente em média, 10,5 MJ e 7,90 MJ de energia renovável, na forma de grãos. Os principais gastos energéticos no arroz orgânico foram com sementes, combustível, tratores, máquinas e implementos agrícolas e para o arroz convencional foram sementes, combustível e fertilizantes. Para cada 1 kg de grãos dos sistemas orgânicos e convencional são emitidos respectivamente 0,21 e 0,32 kg de CO2eq durante seus ciclos de produção e entrega no armazém, sendo as sementes, combustíveis e fertilizantes as principais fontes de emissão de CO2eq à atmosfera.

Energy efficiency and emissions of CO2, CH4, and N2O in organic and conventional rice production / Eficiência energética e emissões de CO2, CH4 e N2O em arroz sob cultivo orgânico e convencional

Rice is the second-most produced cereal worldwide and actively contributes to greenhouse gas (GHG) emissions, particularly methane, especially under deepwater production. Assessments of energy efficiency (EE) and GHG emissions can indicate the sustainability level of agrosystems and support decisions related to the reduction of production costs and environmental pollution. This study aimed to assess both EE and GHG emissions in organic and conventional rice production in the Southern region of Brazil. For this study, eight rice fields were evaluated. Energy inputs and outputs were calculated by multiplying the production input amounts by their respective calorific values or energy coefficients at each stage of production. EE was determined using the ratio between the total energy output and the total energy consumed during the production process. GHG emissions were estimated using the principles of the lifecycle assessment methodology in addition to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) recommendations. Each 1.0 MJ consumed during the production of organic and conventional rice produced renewable energy averages of 10.5 MJ and 7.90 MJ, respectively, as grains. The primary energy expenses for organic rice were represented by seeds, fuel, tractors, and agricultural machinery and implements, and those for conventional rice were seeds, fuel, and fertilizers. Each kilogram of organic and conventional rice produced accounted for the emission of 0.21 and 0.32 kg of CO2eq, respectively, during the production cycles and delivery to the warehouse, with seeds, fuel, and fertilizers being the main sources of CO2eq emissions to the atmosphere.(AU)

O arroz é o segundo cereal mais cultivado no mundo e contribui ativamente nas emissões de GEE, principalmente em áreas produzidas sob inundação, com destaque para a produção de gás metano. A eficiência energética (EE) e as emissões de gases de efeito estufa (GEE) podem indicar o nível de sustentabilidade dos agrossistemas e a tomada de decisões relativas à redução dos custos de produção e poluição do ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a EE e emissões de GEE nas culturas do arroz sob cultivo orgânico e convencional na região sul do Brasil. Para isso, foram avaliadas oito áreas de arroz. As entradas e saídas de energia foram calculadas pela multiplicação da quantidade de produtos utilizados para a produção de arroz pelos seus respectivos poderes caloríficos ou coeficientes energéticos em cada etapa de produção. A EE foi obtida pela razão entre a quantidade de energia total de saída e o consumo total de energia durante o processo produtivo. Para estimar a emissão de GEE, foram aplicados princípios da metodologia de avaliação do ciclo de vida e recomendações do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Para cada 1,0 MJ de energia consumida na produção orgânica de arroz sob os sistemas orgânico e convencional, se produziram respectivamente em média, 10,5 MJ e 7,90 MJ de energia renovável, na forma de grãos. Os principais gastos energéticos no arroz orgânico foram com sementes, combustível, tratores, máquinas e implementos agrícolas e para o arroz convencional foram sementes, combustível e fertilizantes. Para cada 1 kg de grãos dos sistemas orgânicos e convencional são emitidos respectivamente 0,21 e 0,32 kg de CO2eq durante seus ciclos de produção e entrega no armazém, sendo as sementes, combustíveis e fertilizantes as principais fontes de emissão de CO2eq à atmosfera.(AU)

Conceptual design of a thermal weed control machine / Projeto conceitual de máquina para o controle de plantas daninhas pela aplicação de calor

The great difficulty for family farmers who produce food organically is the control of weeds without using chemical products. One possibility for the management is the use of heat in the sense of coagulating the protoplasm in leaves and stem cells. The present research aimed toconceptual design a mechanized system for weeds control through the use of heat focusing on familiar farmers who produce food organically. In this study, we used a product development methodology which can be divided into different stages that are composed of several tasks. As a result of the use of such methodology, six concepts of heat transfer machines were developed. After the application of selection tools, two concepts were chosen for the optimization process, and then the one considered ideal to meet the needs of farmers was selected.(AU)

A grande dificuldade dos agricultores familiares que produzem alimentos de forma orgânica é o controle de plantas daninhas sem a aplicação de produtos químicos. Uma possibilidade para o manejo é a utilização de calor, no sentido de coagular o protoplasma em células das folhas e do caule. O objetivo do presente trabalho foi projetar uma concepção de um sistema mecanizado para o controle das plantas daninhas por meio da utilização de calor, tendo como público alvo agricultores familiares que produzem de forma orgânica. Para a realização do trabalho foi empregada metodologia de desenvolvimento de produtos, a qual pode ser dividida em diferentes fases, que são compostas por diversas tarefas. Como resultado da aplicação da metodologia obteve-se seis concepções de máquinas aplicadoras de calor. Após aplicação de ferramentas de seleção foram escolhidas duas concepções para o processo de otimização, obtendo-se posteriormente aquela considerada ideal para atender as necessidades dos agricultores.(AU)

Whole body vibration in operators using agricultural soil preparation equipment / Alteração na vibração de corpo inteiro em operadores pela utilização de equipamentos agrícolas de preparo do solo

Agricultural tractors have been reported to exert negative effects on operator health. It is well known that when a farm machine is designed it must consider the human factors, to raise the safety levels and work quality. The aim of the present study was to estimate the degree of vibration transmissibility from the agricultural equipment used for the periodic soil preparation process and determine the exposure of the whole body of the operator to the vibration, incident to the agricultural tractor during the operation. A 4x2 TDA tractor was employed, coupled to the periodic soil preparation equipment. Five sets were used (tractor- disk plough, tractor-moldboard plow, tractor-offset disc harrow, tractor-rotary hoe, and tractor-scarifier) and the tractor without the equipment being coupled, at two tractor speeds of displacement (3.5 km.h-1 and 6.1 km.h-1). An index (IAVEA) was developed to assess whether the amplification or attenuation of the vibrations takes place on each orthogonal axis. The data were processed using the Noise Studio® software 6.95. Statistical evaluation was performed using the ASSISTAT version 7.7 beta program. After normality, the data were submitted to the analysis of variance by the F test; when significance was reported, the means were compared using the Tukey test, at 5% significance. The disk plow was the equipment that showed the greatest intensification of the vibrations in all the parameters estimated. All the sets assessed revealed statistically equal or higher values in terms of the tractor without the attached equipment. The IAVEA% was an index that enabled the quantification of the amplification or attenuation caused by the use of the agricultural equipment.(AU)

A utilização de tratores agrícolas tem causado efeitos negativos na saúde do operador. Faz-se necessário que no projeto de uma máquina agrícola sejam levados em consideração fatores humanos, para aumentar a segurança e melhorar a qualidade de trabalho. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a transmissibilidade da vibração em equipamentos agrícolas de preparo periódico do solo devido a exposição a vibração de corpo inteiro incidente ao operador de trator agrícola durante a operação. O trator utilizado foi um trator 4x2 TDA acoplado a equipamentos de preparo periódico do solo. Foram utilizados cinco conjuntos (trator-arado de disco, trator-arado de aiveca, trator-grade off-set, trator-enxada rotativa, trator-escarificador) e um trator sem equipamento acoplado, em duas velocidades de deslocamento do trator (3,5 km.h-1 e 6,1 km.h-1). Foi desenvolvido um índice (IAVEA) para avaliar se ocorre amplificação ou atenuação das vibrações em cada eixo ortogonal. Os dados foram processados no software Noise Studio® 6.95. Para avaliação estatística foi utilizado o programa ASSISTAT versão 7.7 beta. Comprovada a normalidade, os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F e, quando significativas, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de significância. O arado de disco foi o equipamento que apresentou maior intensificação das vibrações em todos os parâmetros avaliados. Todos os conjuntos avaliados apresentam valores estatisticamente iguais ou superiores em relação ao trator sem equipamento acoplado. O IAVEA% se mostrou um índice capaz de quantificar a amplificação ou atenuação proporcionada pelo uso de equipamentos agrícolas.(AU)

Qualidade fisiológica de sementes de soja em função da colheita mecânica com sistema de trilha radial e axial / Physiological quality of soybean seeds as a function of mechanical harvest with radial and axial threshing system

Um fator chave para a obtenção de altos rendimentos na lavoura de soja é a utilização de sementes com alta qualidade fisiológica, neste contexto é necessário que no momento da colheita os danos mecânicos sejam minimizados. O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica de sementes de soja colhidas com máquinas equipadas com sistema de trilha radial e axial. O delineamento adotado foi inteiramente casualizado com dois tratamentos (Sistema de trilha axial e radial) e dez repetições, a cultivar utilizada foi a M6210, semeada com 16 plantas por metro. As colhedoras usadas no trabalho foram uma TC 5070 que estava regulada com 900 rpm de ventilação e velocidade do cilindro de 600 rpm, a velocidade de trabalho foi de 6 km h-1 e uma CR 5.85 com ventilação de 800 rpm e velocidade dos rotores de 750 rpm, a velocidade de colheita foi de 8 km h-1. As variáveis avaliadas foram os danos mecânicos, teste de tetrazólio, envelhecimento acelerado, viabilidade, germinação de plantas normais e anormais. As sementes colhidas com o sistema axial apresentaram 5% a menos de dano mecânico, 7% a mais de vigor pelo teste de tetrazólio, viabilidade 2,5% maior e 2,75% a mais de germinação.(AU)

A key factor in obtaining high yields in soybean crops is the use of seeds with high physiological quality, in this context it is necessary that, at the time of harvesting, mechanical damages are minimized. The objective of this work was to evaluate the physiological quality of soybean seeds harvested with machines equipped with a radial and axial track system. The design was completely randomized with two treatments (Axial and radial track system) and ten replications, the cultivar used was the M 6210 seeded with 16 plants per meter. The harvesters used in the work were a TC 5070 that was regulated with 900 rpm of ventilation and cylinder speed of 600 rpm, the work speed was of 6 km h-1 and a CR 5.85 with ventilation of 800 rpm and speed of the rotors of 750 rpm, the harvest speed was 8 km h-1 . The variables evaluated were: Mechanical damages, tetrazolium test, accelerated aging, viability, germination of normal and abnormal plants. Seeds harvested with the axial system presented 5% less mechanical damage, 7% more vigor by the tetrazolium test, 2.5% greater viability and 2.75% more germination.(AU)

Qualidade fisiológica de sementes de soja em função da colheita mecânica com sistema de trilha radial e axial / Physiological quality of soybean seeds as a function of mechanical harvest with radial and axial threshing system

Um fator chave para a obtenção de altos rendimentos na lavoura de soja é a utilização de sementes com alta qualidade fisiológica, neste contexto é necessário que no momento da colheita os danos mecânicos sejam minimizados. O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica de sementes de soja colhidas com máquinas equipadas com sistema de trilha radial e axial. O delineamento adotado foi inteiramente casualizado com dois tratamentos (Sistema de trilha axial e radial) e dez repetições, a cultivar utilizada foi a M6210, semeada com 16 plantas por metro. As colhedoras usadas no trabalho foram uma TC 5070 que estava regulada com 900 rpm de ventilação e velocidade do cilindro de 600 rpm, a velocidade de trabalho foi de 6 km h-1 e uma CR 5.85 com ventilação de 800 rpm e velocidade dos rotores de 750 rpm, a velocidade de colheita foi de 8 km h-1. As variáveis avaliadas foram os danos mecânicos, teste de tetrazólio, envelhecimento acelerado, viabilidade, germinação de plantas normais e anormais. As sementes colhidas com o sistema axial apresentaram 5% a menos de dano mecânico, 7% a mais de vigor pelo teste de tetrazólio, viabilidade 2,5% maior e 2,75% a mais de germinação.

A key factor in obtaining high yields in soybean crops is the use of seeds with high physiological quality, in this context it is necessary that, at the time of harvesting, mechanical damages are minimized. The objective of this work was to evaluate the physiological quality of soybean seeds harvested with machines equipped with a radial and axial track system. The design was completely randomized with two treatments (Axial and radial track system) and ten replications, the cultivar used was the M 6210 seeded with 16 plants per meter. The harvesters used in the work were a TC 5070 that was regulated with 900 rpm of ventilation and cylinder speed of 600 rpm, the work speed was of 6 km h-1 and a CR 5.85 with ventilation of 800 rpm and speed of the rotors of 750 rpm, the harvest speed was 8 km h-1 . The variables evaluated were: Mechanical damages, tetrazolium test, accelerated aging, viability, germination of normal and abnormal plants. Seeds harvested with the axial system presented 5% less mechanical damage, 7% more vigor by the tetrazolium test, 2.5% greater viability and 2.75% more germination.

Development and evaluation of operational performance of macaw fruits semi-mechanized harvester by means mechanical vibrations principle / Desenvolvimento e avaliação de colhedora semi-mecanizada com o princípio de vibrações mecânicas para frutos de macaúba

Macaw (Acrocomia aculeata) is a product of Brazilian socio-biodiversity and is an excellent source of oil for the cosmetics, food and fuel industry. One of the technical bottlenecks of macaw fruit production is the manual harvesting with rudimentary tools and the extractive system, which has a very large dependence on labor. The objective of this work was to develop the informational and conceptual design of a semi-mechanized harvesting system that can be used in adverse conditions of relief, also directed to the needs of family farmers. In this work the concept of a low cost macaw harvester is proposed, which works by the principle of mechanical vibrations, and is able to work efficiently in planted and natural plantations. From an adaptation of the Pahl and Beitz method for the development of machine designs, and the use of the evolution prototyping method, integration prototypes were constructed, which underwent a preliminary field test. Some modifications were made in portable coffee breakers, which constituted changes in the vibration signal generation system that were transmitted to macaw fruits at the head / plant interface. Only one of the built prototypes was considered effective and suitable for subsequent performance (product under patent registration). For the detailed design, CAD (Computer Aided Design) techniques were employed. Later, it was possible to observe...

A macaúba (Acrocomia aculeata) é um produto da sociobiodiversidade brasileira e é uma excelente fonte de óleo para a indústria cosmética, de alimentos e de combustíveis. Um dos gargalos técnicos da produção dos frutos da macaúba é a colheita feita de forma manual com ferramentas rudimentares e no sistema extrativista, que tem dependência muito grande de mão de obra. Objetivou-se com o presente trabalho desenvolver o projeto informacional, conceitual e detalhado de um sistema semi-mecanizado de colheita que possa ser utilizado em condições adversas de relevo. Foi proposto o conceito de um mecanismo colhedor de macaúbas, de baixo custo, que funciona pelo princípio de vibrações mecânicas, e é capaz de trabalhar com eficiência em lavouras plantadas e maciços naturais. A partir de uma adaptação do método de Pahl e Beitz para desenvolvimento de projetos de máquinas, e a utilização do método de prototipagem de evolução, foram construídos protótipos de integração, que passaram por ensaio preliminar de campo. Foram realizadas algumas modificações em derriçadoras portáteis de café, que se constituíram em alterações no sistema de geração de sinais de vibração e foram transmitidos aos frutos de macaúba, na interface cabeçote/planta. Apenas um dos protótipos construídos foi considerado eficaz e adequado para realização posterior de avaliação de desempenho (protegida por meio de depósito...

Development and evaluation of operational performance of macaw fruits semi-mechanized harvester by means mechanical vibrations principle / Desenvolvimento e avaliação de colhedora semi-mecanizada com o princípio de vibrações mecânicas para frutos de macaúba

Macaw (Acrocomia aculeata) is a product of Brazilian socio-biodiversity and is an excellent source of oil for the cosmetics, food and fuel industry. One of the technical bottlenecks of macaw fruit production is the manual harvesting with rudimentary tools and the extractive system, which has a very large dependence on labor. The objective of this work was to develop the informational and conceptual design of a semi-mechanized harvesting system that can be used in adverse conditions of relief, also directed to the needs of family farmers. In this work the concept of a low cost macaw harvester is proposed, which works by the principle of mechanical vibrations, and is able to work efficiently in planted and natural plantations. From an adaptation of the Pahl and Beitz method for the development of machine designs, and the use of the evolution prototyping method, integration prototypes were constructed, which underwent a preliminary field test. Some modifications were made in portable coffee breakers, which constituted changes in the vibration signal generation system that were transmitted to macaw fruits at the head / plant interface. Only one of the built prototypes was considered effective and suitable for subsequent performance (product under patent registration). For the detailed design, CAD (Computer Aided Design) techniques were employed. Later, it was possible to observe...(AU)

A macaúba (Acrocomia aculeata) é um produto da sociobiodiversidade brasileira e é uma excelente fonte de óleo para a indústria cosmética, de alimentos e de combustíveis. Um dos gargalos técnicos da produção dos frutos da macaúba é a colheita feita de forma manual com ferramentas rudimentares e no sistema extrativista, que tem dependência muito grande de mão de obra. Objetivou-se com o presente trabalho desenvolver o projeto informacional, conceitual e detalhado de um sistema semi-mecanizado de colheita que possa ser utilizado em condições adversas de relevo. Foi proposto o conceito de um mecanismo colhedor de macaúbas, de baixo custo, que funciona pelo princípio de vibrações mecânicas, e é capaz de trabalhar com eficiência em lavouras plantadas e maciços naturais. A partir de uma adaptação do método de Pahl e Beitz para desenvolvimento de projetos de máquinas, e a utilização do método de prototipagem de evolução, foram construídos protótipos de integração, que passaram por ensaio preliminar de campo. Foram realizadas algumas modificações em derriçadoras portáteis de café, que se constituíram em alterações no sistema de geração de sinais de vibração e foram transmitidos aos frutos de macaúba, na interface cabeçote/planta. Apenas um dos protótipos construídos foi considerado eficaz e adequado para realização posterior de avaliação de desempenho (protegida por meio de depósito...(AU)

The development and validation of an ergonomics index for assessing tractor operator work place / Criação e validação de índice ergonômico para avaliação de postos de operação de tratores agrícolas

This study aimed to develop and validate an ergonomics index for the operator workplace assessment of agricultural tractors sold in the Brazilian market. To develop the ergonomics index, the operator work places were assessed for compliance with current, national and international, safety and ergonomics standards. The following standards were analyzed to develop ergonomics index: ISO 15077 (1996), which regulates the position of operator controls; ABNT NBR ISO 4254-1(2015) and ABNT NBR ISO 4252 (2011), which regulate the access to operator workplaces; and NR 12 (2010), which determines the mandatory items of operator workplaces.Thirty-four operator work places of 152 models of new agricultural tractors sold in the Brazilian market were analyzed in this study. Ergonomics index was developed and validated using these standards, and the findings enabled the ranking of agricultural tractors. Therefore, the proposed ergonomics index proved feasible and may be applied to other agricultural machines.(AU)

Objetivou-se com este trabalho criar e validar um índice ergonômico capaz de qualificar os postos de operação de tratores agrícolas comercializados no mercado brasileiro. Para a composição do índice ergonômico, os postos de operação foram avaliados quanto ao atendimento às normas vigentes, nacionais e internacionais, de segurança e de ergonomia. As seguintes normas foram levadas em consideração para a criação do índice ergonômico: ISO 15077 (1996) - determina o posicionamento dos órgãos de comando; ABNT NBR ISO 4254-1 (2015) e ABNT NBR ISO 4252 (2011) - referem-se à acessibilidade aos postos de operação; e NR 12 (2010) - determina a presença de itens obrigatórios nos postos de operação. Fizeram parte desta análise 34 postos de operação, que são montados em 152 modelos de tratores agrícolas novos, comercializados no mercado brasileiro. Com o auxílio dessas normas o índice ergonômico foi desenvolvido e validado usando esses padrões, e os resultados permitiram ranquear os tratores agrícolas. Conclui-se que o índice ergonômico proposto se mostrou eficiente quanto à exequibilidade e pode ser aplicado em outras máquinas agrícolas.(AU)

Field-saturated hydraulic conductivity measured by two techniques and at different sampling positions relative to maize-crop rows and interrows / Condutividade hidráulica do solo saturado medida por duas metodologias em posições de amostragem relativa às linhas e entrelinhas da cultura do milho

Field-saturated hydraulic conductivity (Ks) reflects porous system ability to transfer water in the soil-plant system. The study aimed to measure Ks through two distinct techniques. One of them was carried out in the laboratory by applying the constant-head cylinder method (CHC) in undisturbed samples, herein referred to as a standard technique. The other consisted of a simplified falling-head technique to measure Ks in situ (SFH), as proposed by Bagarello et al. (2004). We also verified the correlations of the obtained Ks values with other soil physical properties. SFH method is simpler, faster and does not require sophisticated equipment, which can be executed directly in the field. The experiment was conducted in the city of Floresta (PR), Brazil, at Cocamar Technology Diffusion Unit. It consisted of four treatments: maize-crop interrow without recent machine traffic (MI), maize-crop interrow traveled by a harvester (MIT), maize-crop row (MR) and its relative position to brachiaria crop row sown in consortium, and in maize-crop interrow (BR). In each treatment, 10 sampling points were defined (repetitions), where Ks was determined by SFH and an undisturbed sample was taken to measure Ks in the laboratory. Ks values measured by methodological approaches were compared through the following statistical indices, with their respective results: Willmott"s concordance index (0.944)...

A condutividade hidráulica do solo saturado (Ks) reflete a habilidade do sistema poroso em transferir água no sistema solo-planta. O objetivo deste trabalho foi medir a Ks por meio de duas metodologias, sendo uma realizada em laboratório com aplicação de carga constante em amostras indeformadas, denominada aqui de metodologia padrão, e outra, proposta por Bagarello et al. (2004), consistindo de uma técnica de carga decrescente simplificada que mede a Ks in situ (SFH), bem como verificar suas correlações com outros atributos físicos do solo A metodologia SFH é mais simples, rápida e não necessita de equipamentos sofisticados, podendo ser executada diretamente em campo. O experimento foi conduzido em Floresta-PR, na unidade de difusão de tecnologia da Cocamar, constando de 4 tratamentos, sendo: entrelinha da cultura do milho sem tráfego recente de máquinas (MI); entrelinha da cultura do milho trafegada por colhedora (MIT); linha da cultura do milho (MR) e posição relativa à linha da cultura da braquiária semeada em consórcio e na entrelinha da cultura do milho (BR). Em cada tratamento foram definidos 10 pontos de amostragem (repetições), onde foi feita a determinação da Ks pela SFH e a tomada de uma amostra indeformada que foi utilizada para medir a Ks em laboratório. Os valores de Ks medidos pelas abordagens metodológicas foram comparados por meio dos seguintes índices estatísticos...